细精煤压滤脱水影响因素研究＊

2013-04-20张英杰巩冠群

中国煤炭 2013年2期

张英杰巩冠群

（1.中国矿业大学化工学院，江苏省徐州市，221116；2.中国矿业大学应用学院，江苏省徐州市，221008）

在目前的环保压力下，煤炭能源高效利用问题日渐突出，煤炭先洗选后使用的意识逐步深化。现实情况是粗精煤颗粒相对容易脱水，而细精煤颗粒由于颗粒细小增加了一系列的未知因素，加大了脱水难度。细精煤脱水工艺过程比较复杂，工艺参数多且作用大小不均，如果能够抓住主要的影响因素控制对应的工艺参数，就能够实现细精煤高效脱水。在前期工作基础上研究发现，细精煤压滤脱水的滤液固含量可为细精煤高效脱水提供重要的数据参考，且脱水后滤液固含量与细精煤脱水工艺条件之间存在密切数据关系。本文的试验研究以滤液固含量作为细精煤脱水效果优劣的评价指标，研究和揭示细精煤筒式脱水相关规律。

1 细精煤脱水技术分析及试验设计

结合当前工业应用实际，细精煤固液分离的脱水过程主要受到过滤压力、煤浆浓度和煤样粒度等因素的影响，其中细精煤筒式脱水的过滤压力又分为进浆压力和隔膜压滤压力两类。

研究试验煤样来自河南永城，为浮选细精煤，该煤样微细粒级含量较高，小于200目含量的粒级约占55%，小于80目含量的粒级已超过90%。煤样平均灰分为8.9%，煤种为无烟煤夹杂部分贫瘦煤。煤粒度组成百分比以200 目以下所占比例计算，经筛分处理后制浆，煤浆调制后送入筒式压滤机进行压滤脱水试验。考虑到实际操作所带来的综合效应，设计了如下正交试验，见表1。

表1 正交试验设计表

2 试验结果与讨论

2.1 试验结果

根据表1 所示的结果，采用美国Stat-Ease.Inc公司的Design-Expert软件对设计进行交互式布局试验，实际试验设计及滤液固含量试验结果响应值见表2。

如表2所示，第一列数据为设计序列号，第二列数据为根据Design-Expert交互布局排布的实际试验执行序列号，滤液固含量作为试验结果的响应值。粒度组成、煤浆浓度、进浆压力及隔膜压滤压力在表1的基础上，根据各因素可能的交互作用及数据点低误差统计布局，优化设计了当前试验条件下的4个因素各自试验水平值，按照优化设计所得执行序列号进行试验，所得的试验结果滤液固含量响应数据边界为0.33g／L 和0.73g／L，因素之间存在交互作用，总体试验结果比较理想。

2.2 压滤脱水滤液固含量试验结果分析与讨论

下面给出Design-Expert试验研究相关数据，系列模型方差分析及数据建模推荐和失拟检测分析及数据建模推荐分别见表3和表4。

表3 系列模型方差分析及数据建模推荐

表4 失拟检测分析及数据建模推荐

图1 滤液固含量学生化残差分布

由表3和表4可知，在当前试验条件下，细精煤压滤脱水滤液固含量与试验各因素存在较明显的线性函数关系，其它函数关系虽在一定程度存在建模可能性，但关联度不高，数据结果不显著，不宜推荐。

结合图1的滤液固含量学生化残差分布和图2的滤液固含量T 检测域对应数据点分布的图形分析可知，图1所显示的残差正态概率分布图的数据线性分布较好，图2所对应的数据点分散分布没有出线，筒式压滤脱水效果还是比较稳定的和可靠的。

根据前述试验数据进行模拟运算和回归推导，可以得到滤液固含量和4个因素之间的函数关系，通过实际试验真实因素对筒式压滤得出滤液固含量表达式为-2.068×10-2+0.470×10-2×A+0.220×10-3×B+7.778×10-2×C+0.211×D。

图2 滤液固含量T 检测域对应数据点分布

根据实际试验设计及试验结果响应值，对于细精煤脱水滤液固含量的考察，在细精煤筒式压滤方式下煤粒度组成、煤浆浓度、进浆压力和隔膜压滤压力都是细精煤脱水滤液固含量的相对显著性的变量因素。但通过实际试验真实因素对上式的分析显示，煤粒度组成影响最大，进浆压力及隔膜压滤压力对滤液固含量影响次之，而煤浆浓度对滤液固含量影响相对较小。